专利名称：一种谐波电度量测量系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种谐波电度量测量系统。
技术背景随着城市轨道交通、高铁、变频控制技术发展和广泛应用，电网负载的非线性因素越来越高。非线性负载会产生大量的谐波并注入电网，使得电力系统中的电压和电流波形产生严重畸变，不仅对供电系统造成污染，对供电设备构成危害，而且产生谐波的非线性用户将其吸收的一部分基波电能转化为谐波电能，造成供电企业线损增加，电力营运企业非经营性成本增加。为此有必要研究谐波影响下的电能计量方式，以确保电能计量准确，保障电力营运企业的经营成本。 电能表目前的电能计量是电力系统收费的依据。目前安装使用的电能表一般为全电子式电能表，其主要功能是计量基波电度量。在电网中无论谐波流向如何，当谐波负载流向电网时，实际是负载将电网中的基波经过滤波后，形成的谐波电流反送回电网。全电子式电能表将负载消耗的基波的有功电能和谐波源向电网返送的谐波有功电能进行代数相加，使得记录的能量比负载消耗的基波有功电量还要小，这是全电子式电量表计量原理上的不足之处。另外一种采用的普通电能表是靠电磁感应来产生转动力矩的，用转盘所转的圈数来计量的，计量精度较低但是成本也低。现有研究表明，对同一计量点，在谐波超过国标规定时，采用相同准确级别的全电子式电能表和普通电能表，计量电能量是有较大差别的；对大功率变流设备、电弧炉等产生高次谐波的电力负载用户，为了只记录负荷消耗的基波有功电能，用普通电磁式电能表比用同准确级别的全电子式电能表更合理。但是，无论电磁式电能表还是全电子式电能表，在谐波工况下的计量误差均较大。目前具有计量谐波分量电能的多功能电度表是对谐波较大用户能精确计量的最佳选择，但该计量表成本高、价格贵，不宜普及。只有当检测到用户的谐波量已经影响到计量状况，并且在安装该具有计量谐波分量电能的多功能电度表获得的效益高于它的成本时，才应当选用该多功能电度表进行计量。非线性用户作为谐波源，发出谐波功率，不仅对电网造成危害，同时还少交了电费。因此，对供电企业来说，什么时候选用最合适的电能表计量电量，是一个需要解决的问题。以往在检测谐波时，只对电压总谐波畸变率、各次谐波电压含有率以及各次谐波电流允许值进行分析，忽略了对谐波电能的研究，所以难以解决上述问题。
发明内容本实用新型的目的在于一种谐波电度量测量系统，通过计算1-64次各谐波电度量得到谐波电量和。从谐波电度量角度出发，通过对各次谐波电度量及各次谐波总电量来分析用户谐波电量，对分析线损有着重大的意义，从而根据不同的情况选用不同的电能表计量电量，保障电力营运企业的经营成本。实现上述目的的技术方案是[0008]一种谐波电度量测量系统，包括依次连接的信号调制电路、滤波电路、模/数转换器、双口 RAM(随机存储器)和CPU(中央处理器)、分别连接所述信号调制电路的电压传感器和电流传感器、与所述CPU分别连接的存储器、键盘、显示屏、USB(通用串行总线)接口、串行通信接口和复位电路、分别连接所述模/数转换器和双口 RAM的CPLD (ComplexProgrammable Logic Device,复杂可编程逻辑器件)、连接所述信号调制电路和CPLD的硬件同步电路以及连接该硬件同步电路的硬件时钟，其中所述信号调制电路将电压传感器采集的电压和电流传感器采集的电流进行调制，并将调制后的信号分两路传送一路依次经过滤波电路滤、模/数转换器、双口 RAM传给所述CPU的同时传给所述CPLD ；另一路经硬件同步电路传输给所述CPLD ； 所述CPLD与CPU通过双口 RAM进行数据的共享和交互，依次通过FFT (快速傅里叶变换)运算和电能量运算，得到1-64各次谐波电度量以及谐波电量和，并将所得数据存入双口 RAM。上述的谐波电度量测量系统，其中，所述串行通信接口为RS485接口或者RS232接□。本实用新型的有益效果是本实用新型不仅能进行谐波分析和谐波功率的运算，对电压总谐波畸变率、各次谐波电压含有率以及各次谐波电流允许值进行分析，还通过计算得到1-64次各谐波电度量以及谐波电量和，对分析线损有着重大的意义，从而快速诊断出谐波工况下所用电能表计量的误差。根据上述分析结果确定是否采用其他电能表或者其他形式的计量方式，为供电企业提高效益，减少因非线性用户带来的损失，保障电力营运企业的经营成本，有较大的经济实用型，并为治理谐波提供依据，减少线损量。

图I是本实用新型的谐波电度量测量系统的结构具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。请参阅图1，本实用新型的谐波电度量测量系统，包括依次连接的信号调制电路I、滤波电路2、模/数转换器3、双口 RAM4和CPU5、分别连接信号调制电路I的电压传感器6和电流传感器7、与CPU5分别连接的存储器8、键盘9、显示屏10、USB接口 11、串行通信接口 12和复位电路13、分别连接模/数转换器3和双口 RAM4的CPLD14、连接信号调制电路I和CPLD14的硬件同步电路15以及连接硬件同步电路15的硬件时钟16，其中信号调制电路I将电压传感器6采集的电压和电流传感器7采集的电流进行调制，并将调制后的信号分两路传送一路送给滤波电路2滤去谐波，然后经模/数转换器3转换成数字信号，该数字信号通过双口 RAM4传给CPU5的同时传给CPLD14 ;另一路经硬件同步电路15传输给CPLD14 ；CPLD14与模/数转换器3相连，将CPLD14接收或者发出的信号进行模/数转换；CPLD14与CPU5通过双口 RAM4进行数据的共享和交互，依次通过FFT运算和电能量运算，其中FFT指快速傅里叶变换，从而得到1-64各次谐波电度量，然后得到谐波电量和，并将所得数据存入双口 RAM4 ;工作人员可以根据得到的1-64各次谐波电度量以及谐波电量和，快速诊断出谐波工况下所用电能表计量的误差，从而确定是否采用其他电能表或者其他形式的计量方式；例如，原先采用全电子式电能表进行计量，现经过检测得到谐波电量和，根据该谐波电量和发现因计量原因造成的损失，远远大于具有计量谐波分量电能的多功能电度表的成本，因此然后立即选用多功能电度表进行计量；存储器8为外部可扩展的存储器；键盘9和显示屏10实现人机交互；串行通信接口 12为RS485接口或者RS232接口，USB接口 11和串行通信接口 12实现本系统与外部的通信；复位电路13用于将CPU5复位；硬件同步电路15和硬件时钟16用于给CPLD14提供同步时钟。综上所述，本实用新型不仅对电压总谐波畸变率、各次谐波电压含有率以及各次谐波电流允许值进行分析，还通过计算得到1-64各次谐波电度量以及谐波电量和，从而根 据结果快速诊断出谐波工况下所用电能表计量的误差，确定是否采用其他电能表或者其他形式的计量方式，为供电企业提高效益，减少因非线性用户带来的损失，有较大的经济实用型，并为治理谐波提供依据，减少线损量。以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的范畴，应由各权利要求所限定。
权利要求1.一种谐波电度量测量系统，其特征在于，包括依次连接的信号调制电路、滤波电路、模/数转换器、双口 RAM和CPU、分别连接所述信号调制电路的电压传感器和电流传感器、与所述CPU分别连接的存储器、键盘、显示屏、USB接口、串行通信接口和复位电路、分别连接所述模/数转换器和双口 RAM的CPLD、连接所述信号调制电路和CPLD的硬件同步电路以及连接该硬件同步电路的硬件时钟，其中 所述信号调制电路将电压传感器采集的电压和电流传感器采集的电流进行调制，并将调制后的信号分两路传送 一路依次经过滤波电路滤、模/数转换器、双口 RAM传给所述CPU的同时传给所述CPLD ； 另一路经硬件同步电路传输给所述CPLD ； 所述CPLD与CPU通过双口 RAM进行数据的共享和交互，依次通过FFT运算和电能量运算，得到1-64各次谐波电度量以及谐波电量和，并将所得数据存入双口 RAM。
2.根据权利要求I所述的谐波电度量测量系统，其特征在于，所述串行通信接口为RS485 接口 或者 RS232 接口。
专利摘要本实用新型公开了一种谐波电度量测量系统，系统包括依次连接的信号调制电路、滤波电路、模/数转换器、双口RAM和CPU、连接信号调制电路的电压传感器和电流传感器、与CPU连接的存储器、键盘、显示屏、USB接口、串行通信接口和复位电路、分别连接模/数转换器和双口RAM的CPLD、连接信号调制电路和CPLD的硬件同步电路以及连接硬件同步电路的硬件时钟。本实用新型通过计算1-64次各谐波电度量获得谐波电量和，对用户产生的谐波是否影响供电量有着重大的意义，并可以通过测量数据来决策是否对已经产生谐波用户但未超越国标《GB/T14549-1993电能质量公用电网谐波》的规定用户加装具有计量谐波分量电能的多功能电度表，以减少线损。
文档编号G01R35/04GK202486308SQ20122012649
公开日2012年10月10日 申请日期2012年3月19日 优先权日2012年3月19日
发明者孙雁平, 汪舰, 陈明 申请人:上海天钿通网络科技发展有限公司, 上海市电力公司, 上海电力通信有限公司